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高二选修二上学期化学第二单元教学计划模板:石油、煤和天然气的综合利用

2023年08月26日

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高二是高中三年的一个过渡年级,打好基础对于初中生来说是十分重要的,下文为大家推荐了高二选修二上学期化学第二单元教学计划模板,希望对大家有用。
目的要求
了解绍石油的分馏及其产品和用途,了解石油的裂化和裂解。
了解煤的干馏和综合利用
了解煤化工和天然气化工的发展
教学过程
一、石油和天然气
1.石油的炼制和石油化工
(1)认识石油
形成:古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的。
元素组成:C、H、S等
物质组成:烷烃、环烷、芳香烃等,从所含成分的状态看,大部分是液态烃,在液态烃里溶有气态烃和固体烃。
物理性质:
黑褐色的粘稠状物质,有特殊气味,比水轻,不溶于水,没有固定沸点。
【思考】石油是纯净物还是混合物?有无固定的沸点?
答案:混合物 无固定的沸点
(2)原油:
从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油,还含有杂质成分:水,氯化钙,氯化镁等盐类。要炼制,其目的是将混合物进行一定程度的分离,使之物尽其用,另一方面,将含碳原子较多的烃转变为含碳原子较少的烃,做为基础有机化工原料。
(3)石油的分馏
.工业上常用常压分馏和减压分馏的方法把不同沸点的产品分离出来,为了提高汽油产量,还可采用催化裂化的方法。如十六烷分解反应方程式为:C16H34 C8H18+C8H16。
①常压分馏:将石油分成轻质油和重油
常压分馏主要产品:轻质油:溶剂油、汽油、航空煤油、煤油、柴油等
②减压分馏:将重油再进一步分成各种馏分。重油进行减压分馏的产物主要有:重柴油、润滑油、凡士林、石 蜡、沥青等。
【思考】为什么要减压分馏?
【师、生】若要将重油进一步分离,则要在更高的温度,而在高温下,高沸点的烃会分解,更严重的是还会炭化结焦,损坏设备,影响正常生产。由于同一种物质,在不同的压强下,沸点不同。因为外界压强越大,物质沸点就越高;外界压强越小,物质沸点就越低。因此要将重油进行减压分馏。
(4)石油的裂化和裂解
①石油裂化有热裂化和催化裂化两种
热裂化:目的:提高汽油的产量 缺点:温度过高,发生结焦现象
催化裂化:目的:提高汽油的质量和产量 催化剂:硅酸铝,分子筛(铝硅酸盐)
②裂解:即深度裂化,使长链烃断裂成乙烯、丙烯、丁烯等短链烃,目的:制取短链烯烃
如:己烷裂解反应
C6H14 CH4+CH2═CH2+CH3CH═CH2+其他
15% 40% 20% 25%
2、天然气的利用
(1)天然气的来源
天然气(natural gas)又称油田气、石油气、石油伴生气。开采石油时,只有气体称为天然气;石油和石油气,这个石油气称为油田气或称石油伴生气。天然气的化学组成及其理化特性因地而异,主要成分是甲烷,还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。无硫化氢时为无色无臭易燃易爆气体,密度多在0.6~0.8g/cm3,比空气轻。通常将含甲烷高于90%的称为干气,含甲烷低于90%的称为湿气。
(2)天然气的主要用途
用作燃料;制造炭黑、合成氨、合成石油、甲醇和其他许多有机化合物的原料。
(3)天然气化工
以天然气为原料的化学工业简称天然气化工。其主要内容有:①天然气制碳黑;②天然气提取氦气;③天然气制氢;④天然气制氨;⑤天然气制甲醇;⑥天然气制乙炔;⑦天然气制氯甲烷;⑧天然气制四氯化碳;⑨天然气制硝基甲烷;⑩天然气制二硫化碳;天然气制乙烯;天然气制硫磺等
学点二、煤的综合利用
1、煤的干馏
⑴定义:煤的干馏,也叫煤的焦化,是指将煤隔绝空气加强热使其分解的过程。
⑵煤干馏的产品及用途
?? 干 馏 产 品 ??????? 主 要 成 分? ??????? 主 要 用 途 出炉煤气 焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳 ??? 气体燃料、化工原料 粗氨水 ?? 氨、铵盐 ??? 氮肥 粗苯 ?? 苯、甲苯、二甲苯 炸药、染料、医药、农药、 合成材料 ??? 煤 焦 油 ?? 苯、甲苯、二甲苯 ?? 酚类、萘类 染料、医药、农药、合成材料 ?? 沥青 ?? 筑路材料、制碳素电极 ???? 焦 炭 ?? 炭 冶金、合成氨造气、电石、燃料
2、煤的气化和液化
⑴煤的气化是指煤在特定的设备内,在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等)发生一系列化学反应,将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。煤炭气化时,必须具备三个条件,即气化炉、气化剂、供给热量,三者缺一不可。
其主要反应是:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
(2)煤的液化
煤的液化是把煤转化成液体燃料的过程,煤的液化分直接液化和间接液化。
①直接液化是把煤炭制成煤浆,然后在高温、高压和催化剂 条件下,使煤与氢气作用生成液态碳氢化合物即“合成石油”。主要产品有优质汽油、柴油、芳香烃和其他化工原料。副产品有液化石油气、硫黄和氨气等。
②间接液化是把煤炭在高温下与水蒸气作用气化,产生合成气CO、H2等,然后合成气通过催化合成得到性能优良的液态醇类、烃类等。间接液化的效率一般较低。
优点:操作条件温和,几乎不依赖于煤的种类,关键是选择合适催化剂。
缺点:投资及运行成本过高,不利用工业化生产。
学点三、煤化工和天然气化工的发展 —— 一碳化学
1、一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物如CO CH4 CH3OH等为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。也可以说,一碳化工就是新一代的煤化工和天然气化工。
2、煤气化的主要反应式:2C+O2 2CO C+H2O(g)CO+H2
CO+H2O(g)CO+H2
3、天然气重整:CH4+H2O(g)CO+3H2
4、使用不同的催化剂,可以从合成气制出不同的产物,这就是合成气化学,由CH4、、CH3OH等含一个碳原子,通过催化反应直接生成新的化合物,叫甲烷化学和甲醇化学。

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